专利名称：阶梯形线圈及阶梯形变压器式角度传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于传感器安装装置，具体地说，是一种基于电磁信号传递的阶梯形 线圈及阶梯形变压器式角度传感器。
背景技术：
传统的变压器式传感器，主要有三种结构类型一是变气隙型、二是变截面型、三 是螺管型。其中变气隙型由于灵敏度很高、非线性严重、只适用于测量Imm以内的微小位移。 变截面型的测量范围有所增大，可以方便地设计成角度传感器，但它的缺点是非线性仍然 很明显、线性输出范围太小，一般在20度左右。螺管型的示值范围大，行程易于任意安排， 应用非常广泛，但螺管型均是采用直筒状线圈结构，用于角度检测时，必须通过机械结构将 旋转变化为直线型滑动，限制了螺管型变压器式传感器的应用性能。上述传统技术都有一 个共同缺点，它们在实际使用中，都采用差动式线圈结构，差动式线圈结构只能提供线性输 出，不能按用户需要定制输出曲线。为此，本申请人设计了一种变压器式角度传感装置，其结构是在同一圆弧形导磁 条上套装圆弧形的励磁线圈和感应线圈。该变压器式角度传感装置体积小、示值范围大、输 出曲线可以定制的阶梯形变压器式角度传感器，能适用于各种角位移的检测。满足不同弧 度的角度位移检测需要，且其输出线性也可以按照需要设置制作。但其最大的缺点是由于励磁线圈和感应线圈的导线需要缠绕在圆弧形的线圈骨 架上，或呈圆弧排布的线圈骨架上，其绕制难度很大，绕制出来的产品工艺难度高、成本较尚ο发明内容本实用新型的目的是提供一种阶梯形线圈及阶梯形变压器式角度传感器，在具备 变压器式角度传感装置优点，其中阶梯形线圈具备有便于绕制的优势，可以提高阶梯形变 压器式角度传感器的均勻度和一致性。为达到上述目的，本实用新型提供了一种阶梯形线圈及基于该阶梯形线圈的一种 阶梯形变压器式角度传感器。其中阶梯形线圈的关键在于为了使线圈与导磁体尽可能地靠近，采用了两个或 以上的直管线圈进行错位排列的组合，该结构由至少两个固定在一起的线圈骨架组成，所 有线圈骨架内都开有通道，且所有线圈骨架的通道相通，这样，线圈内的通道与圆弧形导磁 体的运行轨迹更加吻合，绕制时也更加方便，当需要对其中一个线圈骨架绕线时，只需以该 线圈骨架中心线为基准，进行旋转绕制即可，当绕到另一个线圈骨架上后，可以更换到相应 的绕线基准即可。阶梯形线圈的形状与圆弧状导磁体能够在形状上更好的匹配，并且具备便于绕制 的优势，同样可以实现变压器式角度传感器的均勻度和一致性。[0010]相邻两线圈骨架的中心线位于两条直线上，这两条直线可以成一定的角度。一个 优选的方案是所有线圈骨架的呈阶梯形排布。所有线圈骨架的中心线相互平行。这样更 易于寻找每个线圈骨架的绕制基准线。所述线圈骨架的横截面为“U”形或“0”形或“η”形。一种阶梯形变压器式角度传感器，设置有底座，该底座上安装有励磁线圈和感应 线圈，且励磁线圈和感应线圈中套装有同一导磁体，其关键在于所述导磁体为圆弧形导磁 条，所述励磁线圈为直管状线圈，所述感应线圈为阶梯形线圈。或者励磁线圈和感应线圈都绕制在同一阶梯形线圈上，利用阶梯形线圈的绕制优 势，降低了传感器的制作成本，也简化了励磁线圈和感应线圈参数设置难度，降低了传感器 的设计成本。所述导磁体由至少两层导磁条重叠组成，且伸入所述感应线圈内的相邻导磁条间 的长度依次递增。不同长度的磁条，可以调整感应线圈的输出线性。位于所述感应线圈以外的导磁体连接有支臂，该支臂上安装有转轴，该转轴位于 所述导磁体的圆弧圆心处。左、右限位块限制所述支臂的移动范围。也限制了导磁体的摆动行程，避免导磁体 的行程超限。励磁线圈也可以固定在导磁体上或支臂上或转轴上。用导磁体制作支臂和转轴， 就可以将励磁线圈固定在支臂上或转轴，只要能将绝大部分磁力线引入导磁体就可以。励 磁线圈经活动导线与信号源相连接。所述转轴上固定有主动臂，所述底座上固定有左、右限位块，其中左限位块位于所 述主动臂移动轨迹的左端，右限位块位于所述主动臂移动轨迹的右端，所述左、右限位块限 制所述主动臂的移动范围。所述导磁体到感应线圈的最小直线距离大于1mm。所述阶梯形线圈中还固定有第二导磁块，该第二导磁块靠近所述导磁体的运行轨 迹；所述第二导磁块，位于所述导磁体的运行轨迹的末端。第二导磁块固定在制定位置，当导磁体行进到该位置时，感应线圈上的感应信号 发生骤变，便于后续电路识别。本实用新型的显著效果是提供了一种体积小、结构紧凑、便于绕制的阶梯形线 圈，采用该阶梯形线圈所设计出的阶梯形变压器式角度传感器均勻度和一致性好，制作成 本低，也简化了励磁线圈和感应线圈参数设置难度，降低了传感器的设计成本。这种阶梯形变压器式角度传感器的示值范围大、输出曲线可以定制的阶梯形变压 器式角度传感器，能适用于各种角位移的检测。满足不同弧度的角度位移检测需要，且其输 出线性也可以按照需要快速设置制作。
图1是实施例1的结构图，其中图Ia是实施例1的第一种结构示意图；[0028]图Ib是实施例1的第二种结构示意图；图2是实施例2的第一种结构示意图；图3是实施例2的第二种结构示意图；图4是实施例2的第三种结构示意图。
具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。如图1所示，实施例1:一种阶梯形线圈，由至少两个固定在一起的线圈骨架组成，所有线圈骨架内都开 有通道，且所有线圈骨架的通道相通。当需要对其中一个线圈骨架绕线时，只需以该线圈骨架中心线为基准，进行均勻 绕制，就能绕出满足该线圈骨架的绕制要求，当导线绕到另一个线圈骨架上后，只需要更换 相应的绕线基准即可。阶梯形线圈具备有便于绕制的优势，可以提高阶梯形变压器式角度传感器的均勻 度和一致性。相邻两线圈骨架的中心线位于两条直线上。所有线圈骨架的呈阶梯形排布。所有线圈骨架的中心线相互平行。这样更易于寻 找每个线圈骨架的绕制基准线。所述线圈骨架的横截面为“U”形或“0”形或“η”形。实施例2 在实施例1的基础上所设置的一种阶梯形变压器式角度传感器，如图2、3、4所示，该阶梯形变压器式角度传感器设置有底座7，该底座7上安装有 励磁线圈1和感应线圈2，且励磁线圈1和感应线圈2中套装有同一导磁体3，所述导磁体 3为圆弧形导磁条，所述励磁线圈1为直管状线圈，所述感应线圈2为阶梯形线圈。如图2、4所示，励磁线圈1和感应线圈2绕制在同一阶梯形线圈上。如图3所示，励磁线圈1单独绕制，感应线圈2采用阶梯形线圈，利用阶梯形线圈 的绕制优势，降低了传感器的制作成本，也简化了励磁线圈1和感应线圈2参数设置难度， 降低了传感器的设计成本。所述导磁体3由至少两层导磁条重叠组成，且伸入所述感应线圈2内的相邻导磁 条间的长度依次递增。不同长度的磁条，可以调整感应线圈的输出线性。位于所述感应线圈2以外的导磁体3连接有支臂6，该支臂6上安装有转轴5，该 转轴5位于所述导磁体3的圆弧圆心处。设置有左、右限位块限制所述支臂的移动范围。也限制了导磁体的摆动行程，避免 导磁体的行程超限。所述导磁体3到感应线圈2的最小直线距离大于1mm，这样可以避免感应过于敏感。如图3所示，所述阶梯形线圈中还固定有第二导磁块9，该第二导磁块9靠近所述 导磁体3的运行轨迹；所述第二导磁块9，位于所述导磁体3的运行轨迹的末端。[0051]第二导磁块固定在制定位置，当导磁体行进到该位置时，感应线圈上的感应信号 发生骤变，便于后续电路识别。尽管以上结构结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但本实用新型不 限于上述具体实施方式
，上述具体实施方式
仅仅是示意性的而不是限定性的，本领域的普 通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以 作出多种类似的表示，如更换线圈骨架大小及数量、更换线圈绕线结构和层数、导磁条的层 数改变、多种导磁材料相互搭配、各层导磁条的长度不一、相互重叠等方式，这样的变换均 落入本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种阶梯形线圈，其特征在于由至少两个固定在一起的线圈骨架组成，所有线圈 骨架内都开有通道，且所有线圈骨架的通道相通。
2.根据权利要求1所述的阶梯形线圈，其特征在于线圈骨架的呈阶梯形排布。
3.根据权利要求1所述的阶梯形线圈，其特征在于所述线圈骨架的横截面为“U”形 或“0”形或“η”形。
4.根据权利要求1所述的阶梯形线圈，其特征在于相邻两线圈骨架的中心线位于两 条直线上。
5.一种阶梯形变压器式角度传感器，设置有底座(7)，该底座(7)上安装有励磁线圈 (1)和感应线圈(2)，且励磁线圈(1)和感应线圈(2)中套装有同一导磁体(3)，其特征在于 所述导磁体(3 )为圆弧形导磁条，所述感应线圈(2 )为阶梯形线圈。
6.根据权利要求5所述的阶梯形变压器式角度传感器，其特征在于所述导磁体(3)由 至少两层导磁条重叠组成，且伸入所述感应线圈(2)内的相邻导磁条间的长度依次递增。
7.根据权利要求5所述的阶梯形变压器式角度传感器，其特征在于位于所述感应线 圈(2)以外的导磁体(3)连接有支臂(6)，该支臂(6)上安装有转轴(5)，该转轴(5)位于所 述导磁体(3)的圆弧圆心处。
8.根据权利要求7所述的阶梯形变压器式角度传感器，其特征在于所述转轴(5)上 固定有主动臂(10)，所述底座(7)上固定有左、右限位块(8、8’)，其中左限位块(8)位于所 述主动臂(10)移动轨迹的左端，右限位块(8’)位于所述主动臂(10)移动轨迹的右端，所述 左、右限位块(8、8’)限制所述主动臂(10)的移动范围。
9.根据权利要求5所述的阶梯形变压器式角度传感器，其特征在于所述导磁体(3)到 感应线圈(2)的最小直线距离大于1mm。
10.根据权利要求5所述的阶梯形变压器式角度传感器，其特征在于所述阶梯形线圈 中还固定有第二导磁块(9)，该第二导磁块(9)靠近所述导磁体(3)的运行轨迹；所述第二导磁块(9)，位于所述导磁体(3)的运行轨迹的末端。
专利摘要本实用新型公开了一种体积小、结构紧凑、便于绕制的阶梯形线圈，其特征在于由至少两个固定在一起的线圈骨架组成，所有线圈骨架内都开有通道，且所有线圈骨架的通道相通。一种阶梯形变压器式角度传感器，设置有底座7，该底座7上安装有励磁线圈1和感应线圈2，且励磁线圈1和感应线圈2中套装有同一导磁体3，其特征在于所述导磁体3为圆弧形导磁条，所述感应线圈2为阶梯形线圈。传感器的显著效果是均匀度和一致性好，制作成本低，也简化了励磁线圈1和感应线圈2参数设置难度，降低了传感器的设计成本。
文档编号G01B7/30GK201829296SQ20102054223
公开日2011年5月11日 申请日期2010年9月26日 优先权日2010年9月26日
发明者蒋勤舟 申请人:蒋勤舟